JPH05251590A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH05251590A
JPH05251590A JP8465692A JP8465692A JPH05251590A JP H05251590 A JPH05251590 A JP H05251590A JP 8465692 A JP8465692 A JP 8465692A JP 8465692 A JP8465692 A JP 8465692A JP H05251590 A JPH05251590 A JP H05251590A
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JP
Japan
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resin composition
temperature
thermosetting resin
sealing
semiconductor device
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JP8465692A
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Tetsuo Yamanaka
哲夫 山中
Shinya Akizuki
伸也 秋月
Hajime Saen
元 佐圓
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Nitto Denko Corp
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Nitto Denko Corp
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Abstract

PURPOSE:To acquire highly reliable humidity resistance which is hard to be acquired by only reducing ionic impurities by a conventional method by constituting a sealing resin layer for sealing a semiconductor element of a thermosetting resin composition curing body having specified characteristics. CONSTITUTION:A semiconductor device is sealed by a sealing resin layer which consists of a thermosetting resin composition curing body whose volume resistivity is 5X10<11>OMEGA.cm or more at a temperature of 200 deg.C or 2X10<10>OMEGA.cm or more at a temperature of 250 deg.C, ion mobility is 1X10<-8>cm<2>/V.s or less at a temperature of 250 deg.C and ionic impurity content of extracted water at 160 deg.C for 20 hours is 100ppm or less. Thereby, characteristics appreciated by a pressure cooker test, etc., are improved and a long life is realized. Highly reliable humidity resistance which is hard to be acquired by only reducing ionic impurities in a conventional method can be acquired in this way.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、信頼性、特に耐熱信
頼性および耐湿信頼性に優れた半導体装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device excellent in reliability, particularly in heat resistance and humidity resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】トランジスター,IC,LSI等の半導
体素子は、従来から、セラミックパッケージ等によって
封止され、半導体装置化されているが、最近では、コス
ト,量産性の観点から、プラスチックパッケージを用い
た樹脂封止が主流になっている。この種の樹脂封止に
は、従来からエポキシ樹脂が使用されており良好な成績
を収めている。しかしながら、半導体分野の技術革新に
よって集積度の向上とともに素子サイズの大形化,配線
の微細化が進み、パッケージも小形化,薄形化する傾向
にあり、これに伴って封止材料に対してより以上の信頼
性(得られる半導体装置の耐湿信頼性,耐熱信頼性等)
の向上が要望されている。特に、半導体封止に用いるエ
ポキシ樹脂硬化体は、エポキシ樹脂,硬化剤であるフェ
ノール樹脂およびこの両者の反応を促進させる硬化促進
剤を主成分とするものであるが、このエポキシ樹脂硬化
体の反応過程でイオン性不純物が生成される。このイオ
ン性不純物は樹脂硬化体内でフリーに存在し、高温にな
ると移動し易く、樹脂硬化体の電気特性(特に電気絶縁
性),耐湿性を著しく低下させ、それによって半導体装
置の電気特性および耐湿信頼性が低下するため、その改
善が望まれている。
2. Description of the Related Art Semiconductor elements such as transistors, ICs, and LSIs have conventionally been sealed with ceramic packages or the like to be semiconductor devices, but recently, from the viewpoint of cost and mass productivity, plastic packages have been used. Resin encapsulation, which was previously used, has become mainstream. Epoxy resin has been used for this type of resin encapsulation and has achieved good results. However, due to technological innovation in the semiconductor field, device sizes are becoming larger, wiring is becoming finer, and packages are becoming smaller and thinner, as well as higher integration. Higher reliability (moisture resistance reliability, heat resistance reliability, etc. of the obtained semiconductor device)
Is required to be improved. Particularly, a cured epoxy resin used for semiconductor encapsulation contains an epoxy resin, a phenol resin as a curing agent, and a curing accelerator that accelerates the reaction of the two as main components. Ionic impurities are generated in the process. These ionic impurities are free to exist in the cured resin body and easily move at high temperatures, which significantly deteriorates the electrical characteristics (especially electrical insulation) and moisture resistance of the cured resin body. Since the reliability is lowered, the improvement is desired.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように、封止用樹
脂硬化体中には、多量のイオン性不純物が存在し、これ
が体積抵抗率を低下させることにより、その結果、電気
特性および耐湿性が劣り、例えばアルミニウム配線が腐
蝕するという問題が生じる。上記体積抵抗率(ρ)は、
樹脂硬化体中の不純物イオン密度(n)および樹脂硬化
体のイオン移動度(μ)からρ=1/enμ(eは素電
荷)によって表される。そして、体積抵抗率ρを低下さ
せないためには、上記計算式から樹脂硬化体中のイオン
移動度を小さくする必要がある。従来は、樹脂硬化体中
のイオン性不純物をいかに低減させるかのみに努力が払
われ、またイオン性不純物を低減することで信頼性が確
保されてきたが、このイオン性不純物の低減は限界に近
づき、一層の低減は非常に困難になってきている。した
がって、イオン性不純物の低減のみではより以上の耐湿
信頼性等を得ることは困難であるのが実情である。
Thus, a large amount of ionic impurities are present in the cured resin for sealing, which lowers the volume resistivity, resulting in electrical characteristics and moisture resistance. Is inferior and, for example, a problem occurs that the aluminum wiring is corroded. The volume resistivity (ρ) is
It is represented by ρ = 1 / enμ (e is an elementary charge) from the impurity ion density (n) in the resin cured product and the ion mobility (μ) of the resin cured product. Then, in order not to reduce the volume resistivity ρ, it is necessary to reduce the ion mobility in the cured resin from the above calculation formula. Conventionally, efforts have been made only on how to reduce the ionic impurities in the cured resin, and reliability has been secured by reducing the ionic impurities, but this reduction of ionic impurities is at the limit. As it approaches, further reduction is becoming very difficult. Therefore, in reality, it is difficult to obtain higher moisture resistance reliability and the like only by reducing ionic impurities.

【0004】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、耐湿信頼性に優れた半導体装置の提供をその
目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor device having excellent moisture resistance reliability.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の半導体装置は、半導体素子と、これを封
止する封止樹脂層とを備え、上記封止樹脂層が、下記の
特性(A)〜(C)を有する熱硬化性樹脂組成物硬化体
によって構成されているという構成をとる。 (A)熱硬化性樹脂組成物硬化体の体積抵抗率が、温度
200℃で5×1011Ω・cm以上または温度250℃
で2×1010Ω・cm以上。 (B)熱硬化性樹脂組成物硬化体のイオン移動度が、温
度250℃で1×10-8cm2 /V・s以下。 (C)熱硬化性樹脂組成物硬化体の160℃,20時間
における抽出水のイオン性不純物含有量が100ppm
以下。
To achieve the above object, a semiconductor device of the present invention comprises a semiconductor element and a sealing resin layer for sealing the semiconductor element, wherein the sealing resin layer is: It is configured by a thermosetting resin composition cured product having characteristics (A) to (C). (A) The thermosetting resin composition cured product has a volume resistivity of 5 × 10 11 Ω · cm or more at a temperature of 200 ° C. or a temperature of 250 ° C.
2 × 10 10 Ω · cm or more. (B) The ion mobility of the thermosetting resin composition cured product is 1 × 10 −8 cm 2 / V · s or less at a temperature of 250 ° C. (C) The ionic impurity content of the extracted water of the thermosetting resin composition cured product at 160 ° C. for 20 hours is 100 ppm
Less than.

【0006】[0006]

【作用】すなわち、本発明者らは、半導体封止用樹脂硬
化体の耐湿信頼性を向上させるために一連の研究を重ね
た。そして、従来の樹脂硬化体中のイオン性不純物含有
量ではなく、封止樹脂に用いられる樹脂硬化体の電気的
特性(体積抵抗率,イオン移動度等)に着目し、これか
ら半導体装置の耐湿性の向上について検討した。この電
気的特性に関する研究の過程において、耐湿信頼性〔プ
レッシャークッカーバイアステスト(PCBTテスト)
でのアルミニウム配線の腐蝕による断線〕は、樹脂硬化
体の200℃または250℃での体積抵抗率と相関関係
にあり、体積抵抗率の低下はイオン移動度の増大によっ
て生起することを突き止めた。そして、さらに研究を重
ねた結果、体積抵抗率が200℃で5×1011Ω・cm
以上または温度250℃で2×1010Ω・cm以上で、
イオン移動度が温度250℃で1×10-8cm2 /V・
s以下である樹脂硬化体を用い、しかもこの樹脂硬化体
の160℃,20時間における抽出水のイオン性不純物
含有量が100ppm以下であると、優れた耐湿信頼性
が得られることを見出しこの発明に到達した。
That is, the present inventors have conducted a series of studies to improve the moisture resistance reliability of the cured resin for semiconductor encapsulation. Then, not the ionic impurity content in the conventional resin cured body but the electrical characteristics (volume resistivity, ion mobility, etc.) of the resin cured body used for the sealing resin, and the moisture resistance of the semiconductor device will be examined. Was examined. In the course of research on this electrical characteristic, humidity resistance reliability [pressure cooker bias test (PCBT test)
It has been found that the disconnection due to corrosion of the aluminum wiring in 1.) is correlated with the volume resistivity of the cured resin at 200 ° C. or 250 ° C., and the decrease in volume resistivity is caused by an increase in ion mobility. As a result of further research, the volume resistivity was 5 × 10 11 Ω · cm at 200 ° C.
Or above 2 × 10 10 Ω · cm at 250 ° C,
Ion mobility is 1 × 10 -8 cm 2 / V at a temperature of 250 ° C
It has been found that excellent moisture resistance reliability can be obtained by using a cured resin of s or less, and when the cured resin has an ionic impurity content of 100 ppm or less at 160 ° C. for 20 hours. Reached

【0007】つぎに、この発明について詳しく説明す
る。
Next, the present invention will be described in detail.

【0008】この発明の半導体装置は、半導体素子が封
止樹脂層である特殊な熱硬化性樹脂組成物硬化体によっ
て樹脂封止されている。
In the semiconductor device of the present invention, the semiconductor element is resin-sealed with a special thermosetting resin composition cured body which is a sealing resin layer.

【0009】上記特殊な熱硬化性樹脂組成物硬化体は、
その成分および製法は特に限定するものではないが、例
えば半導体封止用樹脂として一般的に用いられているエ
ポキシ樹脂組成物を硬化させることにより得られる。
The above-mentioned cured product of the special thermosetting resin composition is
The components and manufacturing method are not particularly limited, but they can be obtained, for example, by curing an epoxy resin composition that is generally used as a semiconductor sealing resin.

【0010】上記エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂
と、硬化剤と、無機質充填剤とを用いて得られるもので
あり、通常、粉末状もしくはそれを打錠したタブレット
状になっている。
The above-mentioned epoxy resin composition is obtained by using an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler, and is usually in the form of powder or tablets formed by tableting.

【0011】上記エポキシ樹脂としては、特に限定する
ものではなくクレゾールノボラック型,フェノールノボ
ラック型やビスフェノールA型等、従来から半導体装置
の封止樹脂として用いられている各種エポキシ樹脂があ
げられる。上記ノボラック型エポキシ樹脂としては、通
常、エポキシ当量160〜250g/eq,軟化点50
〜130℃のもが用いられる。さらに、このようなエポ
キシ樹脂において、抽出水のクロルイオン濃度が1.0
〜6.0ppmのものを用いるのが好ましい。上記クロ
ルイオン濃度は、例えば純水中でエポキシ樹脂の抽出を
行い、この抽出水のクロルイオンの含有量をイオンクロ
マトグラフィーで測定することにより求められる。
The epoxy resin is not particularly limited, and various epoxy resins conventionally used as a sealing resin for semiconductor devices, such as cresol novolac type, phenol novolac type and bisphenol A type, can be mentioned. The novolac type epoxy resin usually has an epoxy equivalent of 160 to 250 g / eq and a softening point of 50.
The thing of -130 degreeC is used. Furthermore, in such an epoxy resin, the chlorine ion concentration of the extracted water is 1.0
It is preferable to use the one of about 6.0 ppm. The above chlorine ion concentration can be obtained, for example, by extracting the epoxy resin in pure water and measuring the chlorine ion content of the extracted water by ion chromatography.

【0012】上記硬化剤としては、フェノールノボラッ
ク,クレゾールノボラック等のフェノール樹脂が好適に
あげられる。特に、水酸基当量70〜280g/eq,
軟化点50〜120℃のものを用いることが好ましい。
さらに、フェノール樹脂のなかでも下記に示す構造式を
有するものを用いることができる。そして、このような
フェノール樹脂において、抽出水のクロルイオン濃度が
0.05〜0.3ppmのものを用いるのが好ましい。
Preferable examples of the curing agent include phenolic resins such as phenol novolac and cresol novolac. Particularly, the hydroxyl equivalent is 70 to 280 g / eq,
It is preferable to use one having a softening point of 50 to 120 ° C.
Further, among the phenol resins, those having the structural formula shown below can be used. And, in such a phenol resin, it is preferable to use one having a chlorine ion concentration of 0.05 to 0.3 ppm in the extracted water.

【0013】[0013]

【化1】 [Chemical 1]

【0014】[0014]

【化2】 [Chemical 2]

【0015】上記エポキシ樹脂と硬化剤との配合割合
は、エポキシ樹脂中のエポキシ基1当量に対して硬化剤
中の水酸基が0.8〜1.2当量となるように設定する
ことが好ましい。
The mixing ratio of the epoxy resin and the curing agent is preferably set so that the hydroxyl group in the curing agent is 0.8 to 1.2 equivalents relative to 1 equivalent of the epoxy groups in the epoxy resin.

【0016】上記無機質充填剤としては、シリカ粉末等
があげられる。
Examples of the above-mentioned inorganic filler include silica powder and the like.

【0017】また、上記エポキシ樹脂組成物には、上記
各成分以外に、必要に応じてシリコーン化合物,硬化促
進剤,難燃剤,カーボンブラック等の顔料,離型剤およ
びシランカップリング剤を適宜配合することができる。
In addition to the above components, a silicone compound, a curing accelerator, a flame retardant, a pigment such as carbon black, a release agent and a silane coupling agent may be appropriately added to the epoxy resin composition. can do.

【0018】上記硬化促進剤としては、2−メチルイミ
ダゾール等のイミダゾール化合物,アミン系化合物,リ
ン系化合物,ホウ素系化合物,リン−ホウ素系化合物等
があげられる。
Examples of the curing accelerator include imidazole compounds such as 2-methylimidazole, amine compounds, phosphorus compounds, boron compounds and phosphorus-boron compounds.

【0019】上記エポキシ樹脂組成物は、例えばつぎの
ようにして得られる。すなわち、上記各成分を所定の割
合で配合する。ついで、これら混合物をミキシングロー
ル機等の混練機にかけ加熱状態で溶融混練し、これを室
温に冷却した後、公知の手段によって粉砕し、必要に応
じて打錠するという一連の工程によって目的とするエポ
キシ樹脂組成物が得られる。
The epoxy resin composition is obtained, for example, as follows. That is, the above components are blended in a predetermined ratio. Then, these mixtures are melt-kneaded in a kneading machine such as a mixing roll machine in a heated state, cooled to room temperature, then crushed by a known means, and tableted as necessary to obtain a series of steps. An epoxy resin composition is obtained.

【0020】このようなエポキシ樹脂組成物を用いての
半導体素子の封止は特に限定するものではなく、通常の
トランスファー成形等の公知のモールド方法によって行
うことができる。
The encapsulation of the semiconductor element using such an epoxy resin composition is not particularly limited and can be carried out by a known molding method such as ordinary transfer molding.

【0021】このようにして得られる半導体装置の封止
樹脂層である熱硬化性樹脂組成物硬化体は、下記の特性
(A)〜(C)を有する必要がある。 (A)熱硬化性樹脂組成物硬化体の体積抵抗率が、温度
200℃で5×1011Ω・cm以上または温度250℃
で2×1010Ω・cm以上。 (B)熱硬化性樹脂組成物硬化体のイオン移動度が、温
度250℃で1×10-8cm2 /V・s以下。 (C)熱硬化性樹脂組成物硬化体の160℃,20時間
における抽出水のイオン性不純物含有量が100ppm
以下。
The cured thermosetting resin composition, which is the sealing resin layer of the semiconductor device thus obtained, must have the following characteristics (A) to (C). (A) The thermosetting resin composition cured product has a volume resistivity of 5 × 10 11 Ω · cm or more at a temperature of 200 ° C. or a temperature of 250 ° C.
2 × 10 10 Ω · cm or more. (B) The ion mobility of the thermosetting resin composition cured product is 1 × 10 −8 cm 2 / V · s or less at a temperature of 250 ° C. (C) The ionic impurity content of the extracted water of the thermosetting resin composition cured product at 160 ° C. for 20 hours is 100 ppm
Less than.

【0022】すなわち、この発明の半導体装置は、上記
特性(A)〜(C)を備える熱硬化性樹脂組成物硬化体
からなる封止樹脂層によって封止されているため、PC
BTテスト等の耐湿信頼性テスト等で評価される特性が
向上して長寿命となる。
That is, since the semiconductor device of the present invention is sealed by the sealing resin layer made of the thermosetting resin composition cured product having the above characteristics (A) to (C),
The characteristics evaluated by the moisture resistance reliability test such as the BT test are improved and the life is extended.

【0023】上記特性(A)の体積抵抗率は、熱硬化性
樹脂組成物硬化体固有の抵抗率であり、その温度に依存
するものである。上記体積抵抗率は、所定の温度で試料
に電圧を印加したときに試料に流れる電流値を測定する
ことにより求められる。この電流値は、一般に電圧印加
1分後の値を採用する。
The volume resistivity of the characteristic (A) is a resistivity specific to a cured product of the thermosetting resin composition, and depends on the temperature thereof. The volume resistivity is obtained by measuring the value of the current flowing through the sample when a voltage is applied to the sample at a predetermined temperature. As this current value, a value one minute after the voltage application is generally adopted.

【0024】上記特性(B)のイオン移動度も温度依存
性を有しており、また移動度も小さいため高温で測定さ
れる。上記イオン移動度の測定方法は、種々の測定方法
が提案されており特に限定するものではないが、この発
明では極性反転法〔中島達二;電気試験所彙報、24、
801(1960)〕を採用した。上記極性反転法によ
るイオン移動度は、所定の温度で試料に電圧を印加し、
所定時間経過後印加している電圧の極性を反転させ電流
を測定する。このとき、電流−時間特性にピークが現
れ、極性を反転したときからこのピークが現れるまでの
時間を求め、下記の式から算出される。
The ion mobility of the characteristic (B) also has temperature dependency, and the mobility is small, so that it can be measured at high temperature. Various methods have been proposed for measuring the ion mobility, and the method is not particularly limited. However, in the present invention, the polarity reversal method [Tatsuji Nakajima; Electrical Testing Laboratory Journal, 24,
801 (1960)] was adopted. Ion mobility by the polarity reversal method, voltage is applied to the sample at a predetermined temperature,
After a lapse of a predetermined time, the polarity of the applied voltage is reversed and the current is measured. At this time, a peak appears in the current-time characteristic, and the time from when the polarity is inverted to when this peak appears is calculated and calculated from the following formula.

【0025】イオン移動度(μ)=d2 /t・V 〔上記式において、dは試料の厚み、tは極性を反転さ
せそのときの電流ピークが現れる時間、Vは印加電圧で
ある。〕
Ion mobility (μ) = d 2 / tV [In the above formula, d is the thickness of the sample, t is the time when the polarity is reversed and the current peak appears, and V is the applied voltage. ]

【0026】上記特性(C)のイオン性不純物含有量
は、粉砕した熱硬化性樹脂組成物硬化体を純水中で16
0℃×20時間の抽出を行い、この抽出水のイオン性不
純物(Na+ ,Cl- ,Br- ,SO4 2- )の含有量を
イオンクロマトグラフィーで測定することにより求めら
れる。
The ionic impurity content of the characteristic (C) is 16 in pure water in a crushed thermosetting resin composition cured product.
It is determined by performing extraction at 0 ° C. for 20 hours and measuring the content of ionic impurities (Na + , Cl , Br , SO 4 2− ) in this extracted water by ion chromatography.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように、この発明の半導体装置
は、半導体素子を封止する封止樹脂層が、前記のような
特殊な特性(A)〜(C)を有する熱硬化性樹脂組成物
硬化体によって構成されている。このため、プレッシャ
ークッカーテスト(PCTテスト)等で評価される特性
が向上して長寿命になる。したがって、従来のイオン性
不純物の低減のみでは得られ難かった高い耐湿信頼性を
備えている。
As described above, in the semiconductor device of the present invention, the encapsulating resin layer for encapsulating the semiconductor element has the thermosetting resin composition having the special characteristics (A) to (C) as described above. It is composed of a cured product. Therefore, the characteristics evaluated by the pressure cooker test (PCT test) or the like are improved and the life is extended. Therefore, it has high moisture resistance reliability that was difficult to obtain only by reducing conventional ionic impurities.

【0028】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。
Next, examples will be described together with comparative examples.

【0029】まず、実施例に先立って、下記に示すエポ
キシ樹脂a〜f,フェノール樹脂g,hおよび硬化触媒
i〜kを準備した。なお、下記のエポキシ樹脂およびフ
ェノール樹脂中のクロルイオン濃度は、純水中で160
℃×20時間の抽出を行い、この抽出水のクロルイオン
の含有量をイオンクロマトグラフィーで測定することに
より求めた。
First, prior to the examples, the following epoxy resins a to f, phenol resins g and h, and curing catalysts i to k were prepared. In addition, the chlorine ion concentration in the following epoxy resin and phenol resin is 160 in pure water.
The extraction was performed at 20 ° C. for 20 hours, and the content of chlorion in the extracted water was measured by ion chromatography.

【0030】〔エポキシ樹脂a〕[Epoxy resin a]

【化3】 エポキシ当量:221g/eq、軟化点97℃、抽出水
クロルイオン濃度:1.54ppm
[Chemical 3] Epoxy equivalent: 221 g / eq, softening point 97 ° C, extracted water chlorion concentration: 1.54 ppm

【0031】〔エポキシ樹脂b〕[Epoxy resin b]

【化4】 エポキシ当量:233g/eq、軟化点83℃、抽出水
クロルイオン濃度:4.44ppm
[Chemical 4] Epoxy equivalent: 233 g / eq, softening point 83 ° C, extracted water chlorion concentration: 4.44 ppm

【0032】〔エポキシ樹脂c〕[Epoxy resin c]

【化5】 エポキシ当量:250g/eq、軟化点81℃、繰り返
し数n=0〜2、抽出水クロルイオン濃度:1.01p
pm
[Chemical 5] Epoxy equivalent: 250 g / eq, softening point 81 ° C., number of repetitions n = 0-2, extracted water chlorion concentration: 1.01 p
pm

【0033】〔エポキシ樹脂d〕[Epoxy resin d]

【化6】 エポキシ当量:250g/eq、軟化点92℃、繰り返
し数n=0〜2、抽出水クロルイオン濃度:1.81p
pm
[Chemical 6] Epoxy equivalent: 250 g / eq, softening point 92 ° C., number of repetitions n = 0-2, extracted water chlorion concentration: 1.81 p
pm

【0034】〔エポキシ樹脂e〕[Epoxy resin e]

【化7】 エポキシ当量:195g/eq、軟化点107℃、繰り
返し数n=0〜1、抽出水クロルイオン濃度:5.64
ppm
[Chemical 7] Epoxy equivalent: 195 g / eq, softening point 107 ° C., repetition number n = 0 to 1, extraction water chlorion concentration: 5.64
ppm

【0035】〔エポキシ樹脂f〕[Epoxy resin f]

【化8】 エポキシ当量:195g/eq、軟化点69℃、繰り返
し数n=1〜4、抽出水クロルイオン濃度:5.18p
pm
[Chemical 8] Epoxy equivalent: 195 g / eq, softening point 69 ° C., number of repetitions n = 1 to 4, chlorion concentration in extracted water: 5.18 p
pm

【0036】〔フェノール樹脂g〕[Phenolic resin g]

【化9】 水酸基当量:176g/eq、軟化点76℃、繰り返し
数n=0〜3、抽出水クロルイオン濃度:0.075p
pm
[Chemical 9] Hydroxyl equivalent: 176 g / eq, softening point 76 ° C., number of repetitions n = 0 to 3, extracted water chlorine ion concentration: 0.075 p
pm

【0037】〔フェノール樹脂h〕[Phenolic resin h]

【化10】 水酸基当量:107g/eq、軟化点67℃、繰り返し
数n=1〜6、抽出水クロルイオン濃度:0.261p
pm
[Chemical 10] Hydroxyl equivalent: 107 g / eq, softening point 67 ° C., number of repetitions n = 1 to 6, extracted water chlorion concentration: 0.261 p
pm

【0038】〔硬化触媒i〕[Curing catalyst i]

【化11】 [Chemical 11]

【0039】〔硬化触媒j〕[Curing catalyst j]

【化12】 [Chemical 12]

【0040】〔硬化触媒k〕[Curing catalyst k]

【化13】 [Chemical 13]

【0041】〔硬化触媒l〕[Curing catalyst 1]

【化14】 [Chemical 14]

【0042】[0042]

【実施例1〜7、比較例1〜3】下記の表1および2に
示す各成分を同表に示す割合で配合し、ミキシングロー
ル機(温度100℃)で3分間溶融混練を行い、冷却固
化した後粉砕して目的とする粉末状エポキシ樹脂組成物
を得た。
Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 The components shown in Tables 1 and 2 below were blended in the proportions shown in the same table, melt-kneaded for 3 minutes with a mixing roll machine (temperature 100 ° C.), and cooled. After solidification, it was pulverized to obtain the desired powdery epoxy resin composition.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】このようにして得られた実施例および比較
例の粉末状エポキシ樹脂組成物を用い、半導体素子をト
ランスファー成形(条件:175℃×2分、175℃×
5時間後硬化)することにより半導体装置を得た。この
パッケージは16ピンデュアルインラインパッケージ
(DIP)であり、半導体素子はSi上に絶縁膜を介し
てアルミニウム配線が形成されたものである。
Using the powdery epoxy resin compositions of Examples and Comparative Examples thus obtained, semiconductor elements were transfer molded (conditions: 175 ° C. × 2 minutes, 175 ° C. ×).
After curing for 5 hours), a semiconductor device was obtained. This package is a 16-pin dual in-line package (DIP), and the semiconductor element is one in which aluminum wiring is formed on Si via an insulating film.

【0046】このようにして得られた半導体装置につい
てPCBTテストを行った。PCBTテストは130℃
×85%RHの恒温恒湿槽中で30Vのバイアス電圧を
印加し、アルミニウム配線が断線する時間を測定した。
A PCBT test was conducted on the semiconductor device thus obtained. PCB test is 130 ℃
A bias voltage of 30 V was applied in a thermo-hygrostat of 85% RH, and the time for breaking the aluminum wiring was measured.

【0047】また、上記粉末状エポキシ樹脂組成物を用
いてトランスファー成形により直径50mm×厚み1m
mの円板状の硬化体試料を作製し、これを用い体積抵抗
率,イオン移動度を測定した。上記体積抵抗率は、20
0℃および250℃の温度で電圧500V印加1分後の
電流値により求めた。また、上記イオン移動度は、前記
極性反転法により求めた。すなわち、温度250℃で電
圧1000Vを2時間印加後電圧極性を反転させそのと
きの電流ピークが現れる時間(t)を測定した。そし
て、下記の式から算出する。
Further, by using the above powdery epoxy resin composition by transfer molding, a diameter of 50 mm and a thickness of 1 m.
A disk-shaped cured body sample of m was prepared, and the volume resistivity and the ion mobility were measured using the sample. The volume resistivity is 20
It was determined by the current value 1 minute after applying a voltage of 500 V at temperatures of 0 ° C. and 250 ° C. The ion mobility was obtained by the polarity reversal method. That is, after applying a voltage of 1000 V for 2 hours at a temperature of 250 ° C., the voltage polarity was reversed and the time (t) at which the current peak appeared was measured. Then, it is calculated from the following formula.

【0048】イオン移動度(μ)=d2 /t・V 〔上記式において、dは試料の厚み(=0.1cm)、
tは極性を反転させそのときの電流ピークが現れる時
間、Vは印加電圧(=1000V)である。〕
Ion mobility (μ) = d 2 / t · V [In the above formula, d is the thickness of the sample (= 0.1 cm),
t is the time when the polarity is inverted and the current peak at that time appears, and V is the applied voltage (= 1000 V). ]

【0049】さらに、上記円板状硬化体試料のイオン性
不純物含有量を測定した。上記イオン不純物含有量は、
粉砕した硬化体試料を純水中で160℃×20時間の抽
出を行い、この抽出水のイオン性不純物(Na+ ,Cl
- ,Br- ,SO4 2- )の含有量をイオンクロマトグラ
フィーで測定することにより検出した。
Further, the ionic impurity content of the above-mentioned disk-shaped cured body sample was measured. The ionic impurity content is
The crushed hardened body sample was extracted in pure water at 160 ° C. for 20 hours, and the extracted water was subjected to ionic impurities (Na + , Cl).
-, Br -, it was detected by measuring by ion chromatography the content of SO 4 2-).

【0050】これらアルミニウム配線の断線時間,硬化
体試料の体積抵抗率,イオン移動度および抽出水中のイ
オン性不純物含有量を下記の表3および表4に示した。
The disconnection time of these aluminum wirings, the volume resistivity of the cured product sample, the ion mobility and the content of ionic impurities in the extracted water are shown in Tables 3 and 4 below.

【0051】[0051]

【表3】 [Table 3]

【0052】[0052]

【表4】 [Table 4]

【0053】上記表3および表4の結果から、比較例品
のアルミニウム配線の断線時間が40時間以内に生じた
のに対して実施例品はいずれも長時間断線が生じなかっ
た。このことから、実施例品は耐湿信頼性に優れている
ことがわかる。
From the results shown in Tables 3 and 4, the aluminum wiring of the comparative example product was broken within 40 hours, while the breaking of the aluminum wire of the example product did not occur for a long time. From this, it is understood that the product of Example has excellent moisture resistance reliability.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体素子と、これを封止する封止樹脂
層とを備え、上記封止樹脂層が、下記の特性(A)〜
(C)を有する熱硬化性樹脂組成物硬化体によって構成
されていることを特徴とする半導体装置。 (A)熱硬化性樹脂組成物硬化体の体積抵抗率が、温度
200℃で5×1011Ω・cm以上または温度250℃
で2×1010Ω・cm以上。 (B)熱硬化性樹脂組成物硬化体のイオン移動度が、温
度250℃で1×10-8cm2 /V・s以下。 (C)熱硬化性樹脂組成物硬化体の160℃,20時間
における抽出水のイオン性不純物含有量が100ppm
以下。
1. A semiconductor element and a sealing resin layer for sealing the semiconductor element, wherein the sealing resin layer has the following characteristics (A) to
A semiconductor device comprising a cured body of a thermosetting resin composition having (C). (A) The thermosetting resin composition cured product has a volume resistivity of 5 × 10 11 Ω · cm or more at a temperature of 200 ° C. or a temperature of 250 ° C.
2 × 10 10 Ω · cm or more. (B) The ion mobility of the thermosetting resin composition cured product is 1 × 10 −8 cm 2 / V · s or less at a temperature of 250 ° C. (C) The ionic impurity content of the extracted water of the thermosetting resin composition cured product at 160 ° C. for 20 hours is 100 ppm
Less than.
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